Sentetik Biyoloji Sayesinde Canlı Organizmaları Programlamak Artık Mümkün

Sentetik biyoloji, yararlı amaçlar için organizmaları yeni yeteneklere sahip olacak şekilde tasarlayan ve bunu yaparken mühendislik ilkelerini uygulayan disiplinlerarası bir bilim alanıdır.


Bu çalışmada mühendisler, sentetik biyoloji araştırmacıları ve yazılım geliştiricileri birlikte hareket eder. Parçaların birlikte nasıl çalıştığını anlamanın yollarını bulmayı ve daha sonra bunları yararlı uygulamalar üretmek için nasıl kullanmaları gerektiğine birlikte karar verirler.


Sentetik biyolojide araştırmacılar, kataloğa alınmış DNA dizilimlerini hızlı bir şekilde üretip yeni genomlar halinde birleştirmeyi amaçlar. DNA’yı sentezleme ve dizileme, ayrıca genomun çeşitli bölümlerinin nasıl etkileşime girdiğini inceleme gibi birçok adımdan oluşan bir çalışmadır.

Sentetik biyoloji genetik araştırmalarında sıklıkla kullanılmaktadır. Sentetik biyoloji ile araştırmacılar bir DNA modeli oluşturabilir ve sonucu gözlemlemek için onu canlı hücrelerin içine yerleştirebilirler. Bu, araştırmacıların teorilerini test etmelerine ve genetik sonuçları tahmin etmelerine yardımcı olur.


Biyolojik sistemler aslında kimyasallardan oluşan fiziksel sistemler olduğundan, sentetik biyoloji, sentetik kimya alanına yol açmıştır. Sentetik biyoloji ve sentetik kimya el ele gider, çünkü doğal kimyasallar tasarlamak ve yeni kimyasallar oluşturmak için kullanılır. Sentetik biyolojinin nihai amacı, bilgiyi işlemek, kimyasalları değiştirmek, malzeme oluşturmak, yiyecek sağlamak, enerji üretmek, insan sağlığını korumak ve iyileştirmek, çevreyi korumak ve iyileştirmek için biyolojik sistemleri tasarlamak ve inşa etmektir.

"Genesis Machine (Yaratılış Makinesi)” isimli kitap, hayatı bir bilgisayar gibi programlamamızı sağlayacak güçlü bir araç olan sentetik biyolojinin vaadini ve tehlikesini özetlemiştir.

Sentetik biyoloji, sadece DNA kodunu okumamıza ve düzenlememize değil, aynı zamanda yazmamıza da izin verecek, yani canlı biyolojik yapıları küçük bilgisayarlarmış gibi programlayabileceğiz. Bu yöntemle herhangi bir hücre, mikrop, bitki veya hayvana yeni yetenekler kazandırabilir ve geleceğimizin kodu bugünden yazılabilir.


Genesis makinesi, hepsi yaşamı düzenlemek ve yeniden tasarlamak için oluşturulmuş birçok farklı biyoteknolojiyi içerir. Genel olarak sentetik biyolojinin şemsiyesine giren bir dizi yeni biyolojik teknoloji ve teknik, sadece DNA kodunu okumamıza ve düzenlememize değil, aynı zamanda yazmamıza da izin verecektir. Bu da demek oluyor ki yakında canlı, biyolojik yapıları küçük bilgisayarlarmış gibi programlayacağız.


Bu teknolojilerden birini kullanarak 2010'ların başından beri DNA kodunu düzenlemek mümkün olmuştur. Bilim insanları, CRISPR-Cas9 tekniğiyle deyim yerindeyse “moleküler makas” işlemi uygulayarak genetik bilgiyi kesmek ve yapıştırmak için biyolojik süreçleri kullanır. CRISPR ile kör insanların genlerini yeniden görmelerine yardımcı olmak için düzenlemek gibi çığır açan tıbbi müdahaleler yapılmıştır. Bilim insanları CRISPR çalışmasıyla, DNA molekülünü yeni yerlere yeniden düzenlenmiş harflerle bir tür biyolojik kolajda bir araya getiriyorlar. Sorun şu ki, araştırmacılar üzerinde çalıştıkları molekülde yapılan değişiklikleri doğrudan göremiyorlar. Her hareket, daha sonra deneysel olarak doğrulanması gereken laboratuvar manipülasyonları gerektiriyor, bu da hepsini çok dolaylı, yoğun emek ve zaman alıcı hale getiriyor.


Sentetik biyoloji manipülasyon sürecini dijitalleştirir. DNA dizileri yazılım araçlarına yüklenir, DNA araştırmacı tarafından yazıldıktan veya düzenlendikten sonra, yeni bir DNA molekülü, 3D yazıcıya benzer bir şey kullanılarak sıfırdan basılır. DNA sentezi teknolojisi (dijital genetik kodu moleküler DNA'ya dönüştürme hızla gelişmektedir. Günümüz teknolojileri rutin olarak, bir hücre veya hatta bir hücrenin tam genomu için yeni metabolik yollar oluşturmak üzere toplanabilen birkaç bin baz çifti uzunluğunda DNA zincirleri yazdırmaktadır. Artık bilgisayarları programladığımız gibi biyolojik sistemleri de programlayabiliriz. Bu bilimsel yenilikler, biyomalzemeler, yakıtlar, özel kimyasallar, ilaçlar, aşılar ve hatta mikro ölçekli robotik makineler olarak işlev gören mühendislik içeren yüksek değerli uygulamalar yapmak isteyen sentetik biyoloji endüstrisinin son hızla büyümesini sağladı.


Yapay zekadaki ilerleme, alana önemli bir destek sağlamıştır, AI ne kadar iyi olursa, biyolojik uygulamalar o kadar fazla test edilebilir ve gerçekleştirilebilir. Yazılım tasarım araçları daha güçlü hale geldikçe ve DNA baskı ve montaj teknolojileri ilerledikçe, geliştiriciler gittikçe daha karmaşık biyolojik yapılar üzerinde çalışabilecekler. Önemli bir örnek: yakında herhangi bir virüs genomunu sıfırdan yazabileceğiz. Bu sayede hastalıklarla savaşmak için virüsler yeniden programlanabilecek. Kulağa ne kadar tuhaf gelse de virüsler daha iyi bir gelecek umudumuz olabilir.


Yaşam programlanabilir hale geliyor ve sentetik biyoloji insan varlığını geliştirmek için bu yolda atılmış büyük bir adım olarak görülüyor. Artık gezegenimizdeki tüm yaşamla aynı mimariyi temel alan yeni kodlar yazma şansımız var. Sentetik biyolojinin vaadi, insanlığın sahip olduğu en güçlü, sürdürülebilir üretim platformu tarafından inşa edilmiş bir gelecek.


Kaynak: https://bigthink.com/